【正文】 重油催化裂化裝置多使用金屬鈍化劑。 沉降器汽提段料位由待生單動(dòng)滑閥自動(dòng)控制。從分餾部分來(lái)的急冷油經(jīng)流控閥和急冷油噴嘴、經(jīng)霧化蒸汽后進(jìn)入提升管。 從油漿泵來(lái)的約 350℃ 的部分油漿經(jīng)流控閥和油漿進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管，其霧化蒸汽上設(shè)有限流孔板。 提升管反應(yīng)器進(jìn)料有下而上依次是新鮮原料、回?zé)捰?、回?zé)捰蜐{、急冷水（含硫污水或除鹽水）、和急冷油（可以是粗汽油、輕柴油）進(jìn)料噴嘴。 提升管底部設(shè)有預(yù)提升蒸汽和提升蒸汽（或干氣）。 5 設(shè)計(jì)內(nèi)容和范圍 本裝置為反應(yīng)再生部分，包括反應(yīng)器、再生器、沉降器、旋風(fēng) 分離器等部分。 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè) 3 原料油 設(shè)計(jì)采用的原料油為勝利減壓流出油。 第二節(jié) 裝置概況 1 采用集散型控制系統(tǒng)（ DCS），提高自動(dòng)控制水平。嚴(yán)格遵循環(huán)保、安全、衛(wèi)生有關(guān)法規(guī)，確保裝置的安全生產(chǎn)。 2 除少量關(guān)鍵儀表及特殊設(shè)備需引進(jìn)外，其它設(shè)備及儀表立足國(guó)內(nèi)。因此，要不斷開(kāi)發(fā)催化裂化新技術(shù)、新工藝，以增加產(chǎn)品收率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，這也是煉化企業(yè)在 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略措施。 從以上兩個(gè)方面可見(jiàn)，催化裂化在實(shí)際生產(chǎn)中有很重要的意義，研究其工藝很有價(jià)值。在調(diào)整車(chē)型結(jié)構(gòu)提高燃油經(jīng)濟(jì)性的前提下，汽油需求量超過(guò) 7400 萬(wàn)噸、柴油需求量將超過(guò) 1 億噸。 近年來(lái)，我 國(guó) 汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展， 2021 年全國(guó)生產(chǎn)汽車(chē) 444 萬(wàn)輛，截止 2021 底 .全國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)到2420 輛。催化裂化過(guò)程是原料在催化劑存在時(shí)，在 470~530 度和~ 的條件下，發(fā)生裂解等一系列的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣體，汽油，柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的工藝過(guò)程。年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 38 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 重油催化裂化反應(yīng) 再生系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 系 （部） 化學(xué)工程系 專(zhuān) 業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 指導(dǎo)教師 黃明剛 官睿 學(xué) 生 曾 浩 時(shí) 間 2021/5/19 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 38 頁(yè) 目 錄 前 言 第一節(jié) 設(shè)計(jì)原則 第二節(jié) 裝置狀況 第三節(jié) 工藝流程概述 反應(yīng)部分工藝流程 再生部分工藝流程 第四節(jié) 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 原料油物性 催化劑的物化性質(zhì) 助 劑及相關(guān)功用 第五節(jié) 反應(yīng)再生系統(tǒng)工藝計(jì)算 再生器物料平衡計(jì)算 再生器熱平衡 反應(yīng)器的熱平衡和物料平衡 再生器主要附件 提升管主要附件 兩器壓力平衡（ 反應(yīng)器和再生器） 主要設(shè)備計(jì)算結(jié)果匯總 第六節(jié) 主要設(shè)備選擇 第七節(jié) 反應(yīng)部分工藝技術(shù)方案及特點(diǎn) 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 38 頁(yè) 第八節(jié) 再生部分工藝技術(shù)方案及特點(diǎn) 第九節(jié) 能耗分析和節(jié)能措施 第十節(jié) 環(huán)境保護(hù)及職業(yè)安全衛(wèi)生 污染源及治理措施 安全措施 總 結(jié) ……… 參考文獻(xiàn) …… . 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 38 頁(yè) 前 言 催化裂化是一項(xiàng)重要的煉油工藝。其技術(shù)復(fù)雜程度位居各類(lèi)煉油工藝 首位，但因其投資省，效益好，因而在煉油工業(yè)中占有舉足輕重的地位 。 其原料一般是重質(zhì)餾分油，如減壓餾分油和焦化餾分油等，隨著催化裂化技術(shù)和催化劑的不斷發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大原料來(lái)源，部分或全部渣油也可以 作為催化裂化的原料。專(zhuān)家預(yù)測(cè) 2020 年汽車(chē)保有量將超過(guò) 1 億輛（此外還有 1 億輛摩托車(chē)）。我過(guò)約 80%的商品汽油和 30%的商品柴油來(lái)自催化裂化，使催化裂化成為我國(guó)應(yīng)輸燃料最重要的生產(chǎn)裝置。在原油價(jià)格居高不下，煉化企業(yè)的效益日益惡化的背景 下，使用劣質(zhì)原料來(lái)獲得優(yōu)質(zhì)質(zhì)，是煉廠的必然選擇。 第一節(jié) 設(shè)計(jì)原則 1 工程設(shè)計(jì)采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)，成熟可靠的新設(shè)備、新材料等，以達(dá)到裝置技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。 3 盡量采用 “清潔工藝 ”減少環(huán)境污染。 4 充分吸收國(guó)內(nèi)生產(chǎn)裝置長(zhǎng)期實(shí)踐積累的有利于長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，降低 能耗以及簡(jiǎn)化操作等方面的經(jīng)驗(yàn)，確保裝置投產(chǎn)后高水平，安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)生產(chǎn)。 2 采用 HSE（ health, safety, environment）管理體系，以便減少可能引起的人員傷害、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。 4 催化劑及助劑 采用 LB1 催化劑，同時(shí)采用 CO 助燃劑、辛烷值助劑、釩捕獲劑、 SOX轉(zhuǎn)移助劑、金屬鈍化劑。 第三節(jié) 工藝流程概述 反應(yīng)部分工藝流程 以往設(shè)計(jì)采用新鮮原料與回?zé)捰突旌线M(jìn)料，本設(shè)計(jì)采用分段進(jìn)料，將新鮮原料用途回?zé)捰头珠_(kāi)。從再吸收塔來(lái)的部分脫前干氣經(jīng)流控閥和提升管底部的蓮蓬式分布器進(jìn)入提升管，與預(yù)提升蒸汽等作提升介質(zhì)，將從再生器來(lái)的約 640—700℃ 的再生催化劑提升到進(jìn)料位置。 新鮮原料和回?zé)捰头譃閹?路，每路設(shè)有流量控制閥，每路在分兩支，每支路又加流量指示，以保證各路進(jìn)料流量均勻，然后經(jīng)過(guò)相應(yīng)的進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管反應(yīng)器。除鹽水或分餾含硫污水泵來(lái)的部分含硫污水經(jīng)流控閥霧化進(jìn)入提升管。 根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品分布要求，用再生單動(dòng)滑閥自動(dòng)控制提升管（或聚氣室）出口溫度約480～ 510℃ 從沉降器頂旋風(fēng)分離器和提升管出口快速分離器分離下來(lái)的催化劑進(jìn) 入提升管，與汽提蒸汽逆流接觸，置換出的催化劑顆粒間孔隙內(nèi)油氣匯合進(jìn)入沉降器頂旋風(fēng)分離器。根據(jù)生產(chǎn)要求，用流控閥控制汽提蒸汽流量。金屬鈍化劑用量由計(jì)量泵從儲(chǔ)罐中抽出，根據(jù)原料性質(zhì)和平衡催化劑污染情況，按一定比例與新鮮原料混合后進(jìn)入提升管反應(yīng)器。 再生部分工藝流程 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 38 頁(yè) 來(lái)自沉降器汽提段的待生催化劑經(jīng)待生催化劑分布器進(jìn)入再生器床層，與貧氧主風(fēng)逆流 接觸，燒掉催化劑上的大部分氫和碳，然后與從主風(fēng)分布管來(lái)的主風(fēng)接觸，燒焦后的再生催化劑經(jīng)再生器底部的淹流管排出再生器。分離后的煙氣經(jīng)聚氣室排進(jìn)再生煙道，經(jīng)蒸汽過(guò)熱器溫度降到 700℃ 以下，在經(jīng)第三級(jí)旋風(fēng)分離器（三旋），將煙氣含塵量 250mg/m3 以下，大部分煙氣進(jìn)入煙氣輪機(jī)（煙機(jī)）發(fā)電或帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。kg1 膠質(zhì) Ni/mgkg1 Cu/mgg 1 7h 孔體積 /mlg1 堆密度 /g 釩捕獲劑 固釩劑 R 和 ZSM7 使再生催化劑上的釩轉(zhuǎn)化為五價(jià)釩酸，再與釩捕獲劑中的堿性金屬氧化物化合生成穩(wěn)定的釩酸鹽 SOx轉(zhuǎn)移劑 MgO等金屬氧化物 將再生過(guò)程中的 SOx轉(zhuǎn)化為金屬硫酸鹽，減少 SOX排放量。包括催化劑輸送管路 ⑥ 催化劑儲(chǔ)管及抽空器 ⑦ 其他細(xì)節(jié)，如噴嘴、松動(dòng)點(diǎn)的布置， 限流孔板的設(shè)計(jì)等 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 1 燒焦罐式 FCC工藝反再部分流程圖 再生器物料平衡 再生器主要操作數(shù)據(jù)入下 表 4 再生 氣 主要操作數(shù)據(jù) 再生器頂部壓力（表）， MPa 煙氣組成（體積分?jǐn)?shù)）， % 再生溫度， ℃ 650 CO2/CO 體積比 主風(fēng)入再生器溫度， ℃ 140 O2 待生劑溫度， ℃ 470 焦炭組成（ H/C 質(zhì)量比） 10/90 大氣溫度， ℃ 25 再生劑含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）， % 大氣壓力， MPa 燒焦炭量， t/h 空氣相對(duì)濕度， % 50 燒 焦量及燒氫量 燒碳量 =103=103kg/h=285kmol/h 燒氫量 =103=103kg/h=190kmol/h 因煙氣中 CO2/CO(體 )=，所以生成 CO2的量為： kg / h2052km ol / ???? 生成的 CO 中 C 為 285－ 171=114kmol/h=1368kg/h 理論干空氣量 碳燒成 CO2需 O2量 =1711=171kmol/h 碳燒成 CO 需 O2量 =1141/2=57kmol/h 氫燒成 H2O 需 O2量 =1901/2=80kmol/h 則理論需 O2量 =171+57+80=308kmol/h=9856kg/h 理論帶入 N2量 =30879/21=所以理論干空氣量 =308+= 實(shí)際干空氣量 煙氣中過(guò)剩 O2的體積分?jǐn)?shù)為 %。 ② 粗估算值?！?,則 焦炭升溫需熱 =103（ 650140） =104 kJ/h 待生劑帶入水汽升溫需熱 440（ 650470） =104 kJ/h 吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫需熱 （ 38162780） =104 kJ/h 散熱損失 582燒炭量（以 kg/h 計(jì)） =582103 =104 kJ/h 給催化劑的凈熱量 =焦炭燃燒熱－ [第 ⑵ 項(xiàng)至 ⑺ 項(xiàng)之和 ] =104[++++++] 104 =104 kJ/h 計(jì)算催化劑循環(huán)量 G 104=G103(650470) 則 G=103t/h 再生器熱平衡匯總（見(jiàn)表 6） 表 6 再生器熱平衡匯總 入方， 104 kJ/h 出方， 104 kJ/h 焦炭燃燒熱 焦炭脫附熱 主風(fēng)升溫 焦炭升溫 帶入水氣升溫 散熱損失 加熱循環(huán)催化劑 合計(jì) 合計(jì) 表 7 再生器物料平衡 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 38 頁(yè) 入方， kg/h 出方， kg/h 干空氣 干煙氣 水 汽 主風(fēng)帶入 水 汽 生成水氣 3420 待生劑帶入 440 帶取水氣 1040 吹掃、松動(dòng)蒸汽 合計(jì) 4460 合計(jì) 1040 循環(huán)催化劑 103 焦炭 3800 循環(huán)催化劑 103 合計(jì) 103 合計(jì) 103 反應(yīng)器的熱平衡和物料平衡 再生器物料平衡（見(jiàn)表 7） ⑴ 反應(yīng)條件（見(jiàn)表 8） 表 8 反應(yīng)條件 沉降器頂部壓力 (表 )， kPa 177 提升管出口溫度， ℃ 470 原料預(yù)熱溫度， ℃ 350 新鮮原料流量， t/h 63 催化劑循環(huán)量， t/h 63 待生劑入口溫度， ℃ 640 提升管停留時(shí)間， s ～ ⑵ 產(chǎn)品產(chǎn)率（見(jiàn)表六） 表 9 產(chǎn)品產(chǎn)率 干氣 液化氣 穩(wěn)定汽油 35 輕柴油 40 重柴油 焦炭 損失 ⑶ 原料及產(chǎn)品性質(zhì) 表 10 原料及產(chǎn)品性質(zhì) 性 質(zhì) 原料油 穩(wěn)定汽油 輕柴油 重柴油 回?zé)捰? 密度（ ρ 20）， g/cm3 恩氏蒸餾℃ 初餾點(diǎn) 260 54 199 / 288 10% 318 78 221 / 347 年加工 50 104重油催化裂化反應(yīng) — 再生系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 38 頁(yè) 50% 380 123 268 380 399 90% 466 163 324 / 440 終餾點(diǎn) 488 183 339 / 465 平均相對(duì)分子量 350 100 200 300 350 反應(yīng)器物料平衡 由已知條件就可以直接進(jìn)行物料平衡，其結(jié)果列于表 11，表 12 表 11 入方物料 項(xiàng)目 kg/h 相對(duì)平均分子量 Kmol/h 新鮮原料 63103 350 180 回?zé)捰? 63103 35 180 催化劑 437103 再生劑帶入煙氣 ① 437 29 水蒸汽 水蒸汽總量 2021 18 其